基于IPC的SNAP I/O分布式控制系统的实现

I/O系统符合美国Class 1，Divsion 2，Group A.B.C.D 的FM认证标准。能达到危险领域的控制要求。Opto 22生产的所有产品都提供4000V光电隔离。

2).可扩展性好 SNAP I/O系统主控制器通过RS485或ARCNET网的通讯方式，可以和多达64个的智能处理器通讯，一般系统是很难用完的，以后扩展，只需增加智能处理器部分，非常容易。

3).I/O点的智能化 对于SNAP I/O系统，它的每个I/O点都可以完成智能化的功能，这是它与PLC和DCS的主要区别。这些功能都是在智能处理器中完成的，无须控制器干预。其中数字I/O点具有：输入锁定；脉宽检测（0.1ms）；计数（20KHz）；ON/OFF状态时间求和；脉冲输出；时间比例输出；看门狗；设置故障时的安全值。模拟量I/O具有：PID运算；高低限监测；热电偶线性化；数字滤波；斜坡/波形产生；可调偏差/增益；工程单位转换；平方根处理；求和值、最大值、最小值和平均值；看门狗；设置故障时的安全值。大大提高系统的可靠性和安全性。

4).通信、网络功能强、开放性好 SNAP I/O系统支持各种通讯方式，并且自己通讯协议完全公开，非常开放,包括串口、ARCNET、Ethernet，很容易与其他设备连网或通讯。

5).分布式、现场化 SNAP I/O系统是典型的分布式控制系统， 各智能处理单元可以放在现场，通过通讯方式与控制器通讯。

6).可维护性高 SNAP I/O系统硬件非常可靠，I/O模块终生保用，软件无硬件狗和软件狗，即使系统崩溃，重新安装系统软件也非常方便。

4 系统配置及温度控制

4.1 系统配置

某煤矿地面瓦斯电站控制系统有开关量输入（DI）80点；开关量输出（DO）44点；模拟量(4-20mA)输入（AI）：28点；热电阻PT100信号（RTD）：12点；热电偶信号（TC）：8点；模拟量(4-20mA)输出（AO）：16点，全系统共计192点。工控机与控制器系统通过以太网的方式通讯。信号全部集中在控制值班室。在进行系统配置时，首先，根据各信号点数选择对应的I/O模块，确定数量。其次，根据I/O模块的数量，选择智能处理器和底板。再者，根据系统的大小和通讯要求，选择控制器。最后，根据以上所选来配套电源和软件。图2为系统配置结构图。系统具体配置如下：

1）、选择I/O模块：

DI： 80点，选择4通道开关量输入模块SNAP-IDC5，数量20个
DO： 44点，选择4通道开关量输出模块SNAP-ODC5-I，数量11个
AI： 28点，选择2通道模拟量输入模块SNAP-AIMA，数量14个
RTD：12点，选择2通道热电阻输入模块SNAP-AIRTD，数量6个
TC： 8点，选择2通道热电偶输入模块SNAP-AITM，数量4个
AO： 16点，选择2通道模拟量输出模块SNAP-AOA-23，数量8个

模块数量：开关量：31个，模拟量：32个； 总计：63个

2）、选择智能处理器和底板

在SNAP I/O系统中，有16槽底板SNAP-B16M。根据I/O模块的数量，我们计算出底板的数量：63/16=4；

每一个底板上必须配套一个智能处理器。以16槽底板为例：SNAP-B3000可以处理8个开关量模块或16个模拟量模块；若同时处理，则可以配置8个开关量模块+8个模拟量模块。SNAP-BRS只能处理8个开关量模块，配套SNAP-B8M底板。我们配置4个SNAP-B3000，就可以满足要求。

3）、选择控制器

本系统要求工控机与控制器系统通过以太网的方式通讯，所以我们必须选择SNAP-LCM4控制器，另配工业以太网卡M4SENET100。但在一般情况下，若系统规模不大，模拟量较少，可以配置SNAP-LCSX-PLUS或SNAP-LCSX控制器，他们与工控机之间采用的是RS232/485通讯方式通讯，速度相应要低一些，控制器的性能也要弱一些。但一般可以满足大部分工业控制要求。。

4）、配套电源及软件

一般情况下，每个底板采取单独供电方式，SNAP-LCM4也要求单独供电。所以在本系统中，需要5个电源SNAP-PS5C10。在某些情况下，特别是信号全部集中在一起，系统的所有底板安装在一个控制柜内，处理开关量信号的底板又非常多，我们也可以2-3个底板共用一个电源，但必须保证电源的负载能力在允许的范围内。

软件采用配套的FactoryFloor，可以完成控制、人机界面、数据库连接等许多功能。由于采用的是流程图编程方式，控制程序简单、易学、易懂、易修改、易维护。

图2. 系统配置结构图

4.2 温度控制

瓦斯电站燃气涡轮机余热锅炉是一套冷水、热水混合循环控制系统，控制对象包括热交换器风门、电动调节阀等多个对象。由SNAP I/O控制系统构成的智能分布I/O控制系统，可以实现液位控制、温度控制、压力控制、比值控制等多种控制方案。其中温度控制是较关键的环节，是构成其他控制系统的核心。根据现场要求，采用PID系统功能块实现温度闭环控制系统。控制系统的原理